1FZ-FE vs 1GR-FE en Land Cruiser 70

Con la lamentable salida de todas las series Land Cruiser del mercado venezolano, la inmensa mayoría de los “fiebrúos” no hemos podido probar los nuevos serie 70 equipados con motor 1GR-FE como hubiéramos querido.

Tal vez por ello, mucho se ha especulado sobre el impacto de este cambio sobre las características de rendimiento de esta serie. En la mayoría de los casos, quienes adelantan sus comentarios presuponen que este representa un retroceso bien sea en durabilidad o en “torque”, queriendo quizás decir con esto último que la entrega de potencia del motor nuevo, o la forma en que se percibe su “fuerza” es inferior o menos deseable que en el viejo modelo.

Corte longitudinal y transversal, del motor 1FZ-FE a la izquierda, y del motor 1GR-FE a la derecha.

DURABILIDAD

Se hace muy difícil creer que un fabricante como Toyota no haya adoptado los avances tecnológicos, experiencia y nuevos conocimientos adquiridos durante el tiempo transcurrido entre la fase de diseño de uno y otro motor, para beneficio del más nuevo. Si en algo vale, la experiencia demuestra que el motor 2F superó al F, como este a su vez fue superado por el 3F y como estos tres fueron dejados muy atrás en durabilidad y confiabilidad por el 1FZ. Así pues, pensamos que aún en el peor de los casos, el tema de que el 1GR pueda ser menos duradero o confiable que su predecesor puede ser descartado al menos hasta que se demuestre lo contrario.

De más está decir que esta demostración deberá estar sustentada en evidencia estadística y no anecdótica o circunstancial. Nada de que “tengo un tío al que el motor le duró solo 30.000 kilómetros y eso que le hacía el mantenimiento en el SPA al que iba mi vecina”, ni otros cuentos de ese estilo.

DISEÑO

Más allá de los valores de potencia y par (torsión, torque o como se quiera llamar) la forma idónea de comparar motores es a través de sus respectivos valores de Presión Media Efectiva al Freno. Expresada en Bar, la PMEF a pesar de ser un valor meramente teórico, es una medida efectiva de la eficiencia del diseño de un motor. Viene expresado por la siguiente fórmula:

PMEF= kW x 1200 / litros x rpm

Como en el cálculo de la PMEF relacionamos rpm y el desplazamiento del motor con la potencia entregada, esta viene a ser una medida de que tan optimizado, desde el punto de vista de ingeniería, es el diseño de un motor. Veamos los valores correspondientes a los 2 motores sujeto de este artículo:

Nota. Solo como referencia, y con la finalidad de poner estos valores en contexto, consideremos que el motor Renault RS27 utilizado por Red Bull, actual campeón en la Fórmula 1, tiene una PMEF en torno a los 16 Bar, mientras que en un motor 2F esta es de solo 7,88.

En conclusión, los valores de PMEF obtenidos confirman que el motor 1GR es notablemente más evolucionado y eficiente en diseño o nivel de ingeniería que su antecesor, el 1FZ.

POTENCIA Y PAR

En este aparte presuponemos que el lector está familiarizado con los conceptos de potencia y par.

Comparando las curvas de par de ambos motores a simple vista, encontramos que ambos tienen una forma bastante similar. Sin embargo, vemos que en términos de valores absolutos, el motor 1FZ-FE supera al 1GR-FE hasta algo más de las 4.500 rpm.

En la tabla de arriba podemos ver que el motor 1GR supera a todas las versiones de su antecesor en términos de potencia máxima, y solo es superado en par máximo por la última iteración de 1FZ-FE, el que por estos lares conocemos como “3 bobinas”. Solo cuando el 1GR se ve negativamente afectado por la dotación de un snorkel*, se ve superado en términos de par máximo por el 1FZ-FE que usaba distribuidor pero nunca por el 1FZ alimentado por carburador. *Solo el snorkel de serie. Otros tipos de snorkel afectarán el rendimiento del motor en distinta medida.

Nota. Si le llama la atención el tema de la pérdida de potencia a causa del snorkel, o es la primera vez que lee sobre ello, con toda seguridad le interesará hacer clic aquí y aquí.

A continuación presentamos una tabla que muestra los valores de par en función de la velocidad del motor. Hay que tomar en cuenta que fueron obtenidos de manera muy empírica, en base a las curvas que aparecen más arriba. Por tanto, con toda seguridad presentan un grado de error muy alto. Sin embargo, nos podrán servir para entender un poquito mejor el comportamiento de cada motor.

 

Como se puede apreciar en la imagen de la izquierda, no solo las curvas demuestran como al aumentar la velocidad, el motor 1FZ (arriba) se queda sin aire antes que el 1GR, sino que además, un simple vistazo a sus respectivos tacómetros, muestra que este último puede seguir revolucionando hasta un límite 500 rpm más alto.


 

 

RELACIONES

Las relaciones de engranajes juegan un rol importantísimo en la administración, por así decirlo, del par entregado por el motor, y nos pueden servir para ir más allá de la simple comparación de los motores, y hacernos una mejor idea del comportamiento general de los vehículos como un conjunto.

Como sabemos, porque lo sabemos ¿no?, las relaciones afectan la entrega final de par en proporción inversa a su efecto sobre las revoluciones. Es decir, en una relación 2:1, cuando el engranaje impulsado gira a la mitad de la velocidad, nos da como resultado el doble del torque, tal como ilustramos en la siguiente figura:


A la izquierda vemos como el engranaje impulsor gira a 2.000 rpm y, debido a la relación de 2:1, el impulsado gira a 1.000 rpm, es decir, a la mitad de la velocidad. También podemos observar que al girar a la mitad de la velocidad, este último entrega el doble de torque.

 

Así pues, tenemos que con la adopción del motor 1GR-FE, Toyota cambió la transmisión manual de la serie 70, pasando de la H151F a la H150F que cuenta con relaciones más cortas en 1ra y 2da velocidad, como podemos ver en la tabla a continuación.

En cuanto a los diferenciales, en casi todas sus versiones, la serie 70 equipada con motor 1GR usa relaciones 4,3:1, que en el motor 1FZ se reserva solo para la serie 79 (batalla súper larga).

Por tanto, con una reducción adicional de casi 11% y de 7,4% adicionales respectivamente en 1ra y 2da velocidad, se ve más que compensada la desventaja que en entrega de par, presenta el 1GR ante el 1FZ a bajas revoluciones.

Si a eso le sumamos el cambio a un diferencial 4,9% más corto, con el correspondiente y proporcional aumento del par, es prácticamente imposible seguir pensando que algún aspecto del rendimiento de nuestra querida serie 70 se haya visto desmejorado con la adopción del motor 1GR-FE

Tal vez sea prudente aclarar que cuando hablamos del torque después de que sus valores han sido modificados por las relaciones de engranajes, ya no estamos haciendo referencia directa al que entrega el motor. De manera que a los valores calculados aquí, habría que restarle las pérdidas de eficiencia que se producen a lo largo del tren motriz, y que aquí hemos despreciado tal como hacíamos cuando estudiábamos física en bachillerato.

PESO

Este es otro aspecto que tiene efectos más allá de la simple diferencia entre los motores. El motor 1FZ-FE supera en peso al 1GR-FE por casi 91 kilos, lo cual es una cantidad nada despreciable, puesto que equivale prácticamente a llevar a un gordo más montado en el carro.

 

 

 

CONCLUSIONES

Siempre desde el punto de vista teórico, puesto que como establecimos inicialmente, no hemos tenido la oportunidad de probar adecuadamente ninguno de los miembros de la familia de los GRJ7#, en relación a la sustitución del motor 1FZ-FE por el 1GR-FE, podemos plantear las siguientes conclusiones. No podemos dejar de aclarar que hemos querido limitarnos a las ventajas o desventajas que representa para la serie 70 Land Cruiser haberse ido del motor 1FZ al 1GR, y no a las que pudieran ser consecuencia de otros muchos cambios que se dieron simultáneamente o poco después.

1. Durabilidad y Confiabilidad. Como establecimos inicialmente, no hay motivos para pensar que la durabilidad o la confiabilidad del motor 1GR deba ser inferior a la del 1FZ. De hecho, la lógica dicta que lo contrario debería ser lo cierto. Sencillamente es parte del progreso.

2. Comportamiento en baja. Si bien hay una diferencia negativa en la entrega de par (torque) en los nuevos modelos cuando de los rangos bajos de rpm se trata, esta se ve más que compensada por el cambio de transmisión manual y la adopción de la relación 4,300 en lugar de la 4,100 en la mayor parte de la gama.

Por este motivo, el comportamiento en caminos muy intrincados, picas muy cerradas (por ejemplo Canaima, Salto El Mono, Los Planetas, Manapiare, etc.) sobre piedreros (tipo lo que los gringos llaman rockcrawling) y cualquier condición que requiera mucha torsión y muy baja velocidad, el comportamiento del 1GR debe ser incluso superior al de los modelos equipados con el motor 1FZ.

Sin embargo, hay que tener presente que al anular la compensación que aportan las relaciones más cortas con la instalación de cauchos de mayor diámetro, es muy factible que vuelva a hacerse notar la ventaja del 1FZ en la entrega de par a bajas rpm.

3. Comportamiento en alta. Cuando se requiere potencia, por ejemplo, al tener que afrontar una larga y empinada subida, una duna, o atravesar un largo barrial, el mejor desempeño y eficiencia del 1GR, se impondrá sin duda sobre el 1FZ, que en contraste con el nuevo motor, se quedará “boqueando” como pez fuera del agua cuando de dar lo máximo a altas rpm se trate.

4. En carretera. Para los que han adoptado esto del 4×4 como una manera de viajar para explorar y conocer lejanos y exóticos lugares, el comportamiento en carretera de su Land Cruiser es de fundamental importancia, puesto que deben recorrer cientos y hasta miles de kilómetros sobre carretera negra para acercarse a su destino. En este aspecto, debemos concluir que con un mejor rendimiento en alta, un comportamiento en baja compensado por relaciones más cortas, una mayor eficiencia que se ve reflejada en un valor de PMEF más elevado, la serie 70 con motor 1GR tiene que ofrecer un comportamiento mucho más veloz y ágil en carretera. Este comportamiento también tiene que traducirse en mayor aceleración, que a su vez permite adelantamientos más rápidos, con mayor seguridad.

Adicionalmente, al pesar casi 91 kilos menos, la adopción del 1GR-FE también beneficia la manejabilidad de los GRJ7#, y el prescindir de ese peso en un extremo del vehículo, reduce el momento polar de inercia y minimiza el impacto negativo de la instalación de winches, parachoques y demás accesorios sobre la suspensión delantera.

Mayor agilidad, mejor aceleración, mejor manejabilidad, hacen de los serie 70 equipados con motor 1GR ofrezcan un manejo más seguro y divertido, constituyendo una mejor elección para largos desplazamientos en carretera.

5. Consumo de gasolina. Obviamente, al ser un motor equipado con VVT-i, de más reciente diseño, y demostradamente más eficiente, el 1GR también aventaja al 1FZ en este aspecto. Pero en realidad, a los venezolanos eso no nos importa demasiado, salvo por la ventaja que representa en autonomía. Al menos por ahora…

Tenemos que finalizar diciendo que el reemplazo del 1FZ-FE por el 1GR-FE, representa un paso más en la saga de la serie 70 que diera comienzo allá por 1987, cuando fue introducida en nuestro país con el motor 3F. Esperemos que no sea el último, y que pronto, al salir de esta pesadilla, podamos disfrutarlos nuevamente en Venezuela.

tucanviajero@yahoo.com

2 thoughts on “1FZ-FE vs 1GR-FE en Land Cruiser 70

  1. Que gusto y que placer, participar por primera vez en este sitio tan importante para los amantes de Land Cruiser. Mi pregunta: Tomando en cuenta que en mi pais (Colombia) es común que en las series J40 se reemplacen en ocasiones los motores F, 2F y 3F por motores 1FZ-FE,¿Es posible hacer los mismo con los motores 1GR?, es decir, ¿se puede colocar un motor 1GR a un Serie 40 o a un Serie 70?

    y en este mismo orden, ¿seria también posible integrar un motor 5VZ-Fe en un serie 40?

    Gracias por su gentil y amable respuesta.

    Fabian Perafan Romero
    La Dorada. Dpto de Caldas. Colombia

    E-mail: dir_tag_ladorada@hotmail.com
    Facebook: Dir Tag

  2. A mi me Gustaria que para acá trajaeran los motores a Disel!!! ahi s redas con tu carro de punta a punta del pais sin repostar!!! muy buen articulo soy propietario de un 1FZ-Carburado y sinseramente no le tenia mucha confianza a ese cambio por el 1GR-FE que hizo la toyota sumado que por la internet y leyendo de historia de la evoluvion de la serie 70, ya cuando comenzaron a colocarle espirales a la suspencion delantera y por otras caracteristicas que no recuerdo los LC serie 70 de ser Realmente Off-Road pasaron a ser Semi-Off Road!1 pero bueno ya veo que es cuestion de esa perseccion que se tiene y que a nivel de numeros los nuevos motores y cjas dan un mejor desempeño a la hora de la verdad!! a los Puritanos y los que nos Gusta el Off-Road Old School tanta electronica dentro de los carros nos parece inpractica a la hora de hacer un vadeo por selva adentro donde no hay un consecionario Toyota para comprar el conectos del sensor de oxigeno o del testigo del Abs de la rueda trasera derech o de algun otro sensor que queda por la parte baja del carro o que si le entro agua a la ECU….. pero bueno ahi formas de todo eso sellarlo… seria bueno un articulo sobre ese tema como preparar el carro para badeos!!

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